JP4826004B2 - 真空成膜装置及び真空成膜方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空中にてＰＥＴ、ＴＡＣなどの樹脂製ロールフィルム表面などにスパッタリング法、真空蒸着法、プラズマ重合蒸着法などの化学蒸着法（ＣＶＤ）の方法により薄膜を形成する巻取り式成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図１に示すように、トルクモータ等の一定の張力にて巻取り可能な巻取り手段を持つ巻取り軸（２ａ）を有し、かつパウダークラッチ等のトルク制御手段により一定のバックテンションをかけつつウエブ状の合成樹脂フィルムの巻出しを可能にする巻出し軸（１ａ）を有し、かつこの二軸の間に合成樹脂フィルム（９）の走行を規制する複数のアイドルローラ（３、４）および張力を検知して巻取り軸（２ａ）または巻出し軸（１ａ）に適宜フィードバックを行うための張力検出器（７，８）を具備したテンションロール（５，６）および合成樹脂フィルム（９）にそのフィルム（９）の温度をコントロールし表面に膜を形成するための温調ドラム（１０）、および電極と複数のプロセスガス供給部（１４、１５）でなる成膜手段（１１）を配置することにより巻出し軸（１ａ）から所定の張力を付与されつつ巻き出されるウエブ状の合成樹脂フィルム（９）が、温調ドラム（１０）上で、前記の成膜手段により合成樹脂フィルム（９）の表面に膜を形成された後、所定の張力を伴いつつ巻取り軸（２ａ）にて巻き取られ、表面に薄膜が形成されたフィルム（２ｂ）を得ることが出来る仕組みになっていた。
【０００３】
しかしながら、上記の図１ような従来の技術では以下のような問題を生じていた。プラズマ重合法やスパッタリング法のＣＶＤ法は成膜速度が遅いため薄膜を形成する部分を大面積化することで必要な膜厚を堆積させる必要があった。そこで電極を大型化した場合、形状やフィルムの幅によっては大型化自体が無理であったり、大型化が可能であった場合でも電極の中央部と両端、また電極と基材が正対しなくなる部分での成膜速度及び膜質の変化が大きい等の問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の問題点を解決するもであり、その課題とするところは、化学蒸着法（ＣＶＤ）によりウェブ状合成樹脂フィルム表面に薄膜を形成する真空成膜装置において、成膜速度の向上が図れ、一度の巻取りで数種の薄膜を積層可能とし、更に膜質のコントロールを可能とする真空成膜装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明において上記課題を解決するために、まず請求項１の発明では、ウエブ状基材の巻出し室、巻取り室とウエブ状基材に薄膜を形成する成膜室で構成され
る真空成膜装置であって、
該成膜室は温調ドラムを備え、且つ、
該成膜室は該温調ドラムの周縁部に沿ってプロセスガス供給部と電極を備える成膜手段が複数個具備されており、且つ、
該複数個の成膜手段が絶縁性の仕切板で成膜手段毎に仕切られており、且つ、
該各成膜手段を仕切る仕切板の間隔が前記ウエブ基材の走行方向に沿って調整可能であり、且つ、
前記ウエブ状基材が前記温調ドラムの回転に伴って円周にそって導かれながら前記複数個の成膜手段によって薄膜が形成される
ことを特徴とする真空成膜装置としたものである。
【０００６】
また、請求項２の発明は、前記仕切板がポリイミド系樹脂またはフッ素系樹脂であることを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置としたものである。
【０００７】
また、請求項３の発明は、
（１）ウエブ状基材を巻出し室から、略真空状態に保たれた成膜室に巻出し、この基材を張力検出器で張力を検出してテンションローラで張力を調整しながら、温調ドラムに導く。
（２）ウエブ状基材は温調ドラムの回転に伴って、円周に沿って導かれながら複数の成膜部において順次薄膜を形成する。このとき、各成膜部は絶縁性の仕切板で仕切られており、該成膜部を仕切る仕切板の間隔が前記ウエブ基材の走行方向に沿って調整可能であり、仕切板の幅を調整することにより各成膜部での成膜時間を変えることができ、形成される薄膜の厚さを変えることができる。
（３）薄膜が形成された基材は、張力検出器で張力を検出してテンションローラで張力を調整しながら巻取り室に導かれ、巻き取られる。
少なくとも、以上の工程を有することを特徴とする真空成膜方法である。
【０００８】
上記本発明の真空装置によれば、成膜手段を大型化することなく複数個に増やすことで成膜速度を向上することが出来、また仕切板を設けることで各々が干渉することなく成膜が行えることから数種の薄膜を積層可能となる。更に仕切板と成膜手段の距離を調節することで膜質の調整が可能となる真空成膜装置を提供することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
本発明の請求項１及至２に示す巻取り式成膜装置は図２に示すように成膜手段（電極及びプロセスガス供給部）を複数個設けることで問題となっていた成膜速度の向上が図れる。
これに関しては成膜手段の大型化をすることなく単純な系を複数個ならべることで製作し易く安価である成膜手段を用いることが出来る。
【００１０】
さらに成膜手段間を隔てる仕切板（１１ｃ）は各成膜プロセスの干渉を防ぐことを特徴とする。この仕切板には電気的にも他のプロセスとの干渉を防ぐ必要から絶縁性の高い樹脂製のものを用いる必要がある。
成膜プロセスが高温である場合ポリイミド系の樹脂をそれ以外の場合はフッ素系の樹脂が機械的強度や化学的安定性が良いことから好適に使用できる。
【００１１】
また成膜手段と仕切板の間隔（Ｌ）を調整することで薄膜の密度や性能を変化させることが可能である。
【００１２】
図２に示すように、成膜手段として絶縁性の仕切板（１１ｃ）で仕切られた成膜部（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）にはぞれぞれ電極（１１ａ）及びプロセスガス供給部（１１ｂ）が配備されている。
【００１３】
ウエブ状基材は、張力検出器（７、８）で張力を検出しテンションローラ（５、６）で張力を調整されながら温調ドラム（１０）に導かれる。温調ドラム（１０）の周縁部に沿って各成膜部が配備されている。これにより、基材（フィルム）が２０Ａの成膜部で第１の薄膜が形成され、次に２０Ｂの成膜部で第２の薄膜が、２０Ｃの成膜部で第３の薄膜が順次形成される。
この成膜されたウェブ基材はロール巻取室（２）に導かれ巻き取られる。
【００１４】
例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム（９）にＳｉＯx を蒸着させてバリア性フィルム作製する際、プロセスガスとしてシロキサンと酸素及びキャリアとしてヘリウムガスを供給する。この場合、プロセスガスの混合比、温度等の成膜条件を同一にすれば、図３（ａ）に図示するような膜厚が厚い単層（３１）の成膜が得られる。また、シロキサンと酸素の混合比を変える，あるいはシロキサンとして、ジシロキサン［Ｈ3 ＳｉＯＳｉＨ3 ］、トリシロキサン［Ｈ3 ＳｉＯＳｉＨ2 ＳｉＯＨ3 ］、テトラメチルジシロキサン［（ＣＨ3 ）3 ＳｉＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ］を又はシロキサンの替わりにシランを用いるか、によってＳｉＯx 層であるが微妙に物性の異なった多層の蒸着層を得ることができる。
【００１５】
また、仕切板（１１ｃ）で仕切られた成膜部（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）に異なったプロセスガスを供給することで、一回のパスで図３（ｂ）に示すように複数の蒸着膜層（３１、３２、３３）を成膜することができる。
【００１６】
また、各仕切板の間隔（Ｌ）を変えることで、各成膜部で成膜されている時間を変えることができるので、薄膜の厚さを変えることができる。
【００１７】
上記の説明では、仕切板で仕切られた成膜部は３個であるが、この数は必要に応じて設計される。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。
即ち、反応蒸着室内にプロセスガス噴出部と電極でなる成膜手段と、前記ウエブ状基材を加温する加温手段とを具備する真空成膜装置において、前記ウエブ状基材の下部に複数個の成膜手段具備したことで成膜速度の向上することができる。
【００１９】
また、複数個ある成膜手段の間に仕切板として絶縁板を設置することで各成膜の干渉を防ぎ成膜速度の向上だけでなく、一度の巻取りで数種の薄膜を積層することが可能となった。
【００２０】
更に、仕切板と成膜手段の間隔を調整する機構を設けたことで薄膜の緻密性などの膜質をコントロールすることが可能となった。
【００２１】
従って本発明は、真空中にて基材表面などに薄膜を形成する真空成膜装置、特に化学蒸着法（ＣＶＤ）等によりウエブ状合成樹脂フィルム表面に薄膜を形成する真空成膜装置として、優れた実用上の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の真空成膜装置の全体図を示す概略説明図である。
【図２】本発明に関わる真空巻取り装置の各成膜手段間に仕切板を設けた時の一事例を示す部分拡大図である。
【図３】基材に成膜が形成された状態を示し、（ａ）は成膜層が単層、（ｂ）は成膜層が多層である斜視図である。
【符号の説明】
１…ロール巻出し室
１ａ…巻出し軸
１ｂ…フィルム原反
２…ロール巻取室
２ａ…巻取り軸
２ｂ…成膜されたフィルム
２ｃ…ダンサローラ
３、４…アイドルローラ
５、６…テンションローラ
７、８…張力検出器
９…フィルム
１０…温調ドラム
１１…成膜手段
１１ａ…電極
１１ｂ…プロセスガス供給部
１１ｃ…仕切板
１２、１３…ニップローラ
１４、１５…プロセスガス供給部
１６、１７…排気口
２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃ…仕切板で仕切られた成膜部
３０…基材
３１、３２、３３…薄膜層
【発明の属する技術分野】
本発明は真空中にてＰＥＴ、ＴＡＣなどの樹脂製ロールフィルム表面などにスパッタリング法、真空蒸着法、プラズマ重合蒸着法などの化学蒸着法（ＣＶＤ）の方法により薄膜を形成する巻取り式成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図１に示すように、トルクモータ等の一定の張力にて巻取り可能な巻取り手段を持つ巻取り軸（２ａ）を有し、かつパウダークラッチ等のトルク制御手段により一定のバックテンションをかけつつウエブ状の合成樹脂フィルムの巻出しを可能にする巻出し軸（１ａ）を有し、かつこの二軸の間に合成樹脂フィルム（９）の走行を規制する複数のアイドルローラ（３、４）および張力を検知して巻取り軸（２ａ）または巻出し軸（１ａ）に適宜フィードバックを行うための張力検出器（７，８）を具備したテンションロール（５，６）および合成樹脂フィルム（９）にそのフィルム（９）の温度をコントロールし表面に膜を形成するための温調ドラム（１０）、および電極と複数のプロセスガス供給部（１４、１５）でなる成膜手段（１１）を配置することにより巻出し軸（１ａ）から所定の張力を付与されつつ巻き出されるウエブ状の合成樹脂フィルム（９）が、温調ドラム（１０）上で、前記の成膜手段により合成樹脂フィルム（９）の表面に膜を形成された後、所定の張力を伴いつつ巻取り軸（２ａ）にて巻き取られ、表面に薄膜が形成されたフィルム（２ｂ）を得ることが出来る仕組みになっていた。
【０００３】
しかしながら、上記の図１ような従来の技術では以下のような問題を生じていた。プラズマ重合法やスパッタリング法のＣＶＤ法は成膜速度が遅いため薄膜を形成する部分を大面積化することで必要な膜厚を堆積させる必要があった。そこで電極を大型化した場合、形状やフィルムの幅によっては大型化自体が無理であったり、大型化が可能であった場合でも電極の中央部と両端、また電極と基材が正対しなくなる部分での成膜速度及び膜質の変化が大きい等の問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の問題点を解決するもであり、その課題とするところは、化学蒸着法（ＣＶＤ）によりウェブ状合成樹脂フィルム表面に薄膜を形成する真空成膜装置において、成膜速度の向上が図れ、一度の巻取りで数種の薄膜を積層可能とし、更に膜質のコントロールを可能とする真空成膜装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明において上記課題を解決するために、まず請求項１の発明では、ウエブ状基材の巻出し室、巻取り室とウエブ状基材に薄膜を形成する成膜室で構成され
る真空成膜装置であって、
該成膜室は温調ドラムを備え、且つ、
該成膜室は該温調ドラムの周縁部に沿ってプロセスガス供給部と電極を備える成膜手段が複数個具備されており、且つ、
該複数個の成膜手段が絶縁性の仕切板で成膜手段毎に仕切られており、且つ、
該各成膜手段を仕切る仕切板の間隔が前記ウエブ基材の走行方向に沿って調整可能であり、且つ、
前記ウエブ状基材が前記温調ドラムの回転に伴って円周にそって導かれながら前記複数個の成膜手段によって薄膜が形成される
ことを特徴とする真空成膜装置としたものである。
【０００６】
また、請求項２の発明は、前記仕切板がポリイミド系樹脂またはフッ素系樹脂であることを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置としたものである。
【０００７】
また、請求項３の発明は、
（１）ウエブ状基材を巻出し室から、略真空状態に保たれた成膜室に巻出し、この基材を張力検出器で張力を検出してテンションローラで張力を調整しながら、温調ドラムに導く。
（２）ウエブ状基材は温調ドラムの回転に伴って、円周に沿って導かれながら複数の成膜部において順次薄膜を形成する。このとき、各成膜部は絶縁性の仕切板で仕切られており、該成膜部を仕切る仕切板の間隔が前記ウエブ基材の走行方向に沿って調整可能であり、仕切板の幅を調整することにより各成膜部での成膜時間を変えることができ、形成される薄膜の厚さを変えることができる。
（３）薄膜が形成された基材は、張力検出器で張力を検出してテンションローラで張力を調整しながら巻取り室に導かれ、巻き取られる。
少なくとも、以上の工程を有することを特徴とする真空成膜方法である。
【０００８】
上記本発明の真空装置によれば、成膜手段を大型化することなく複数個に増やすことで成膜速度を向上することが出来、また仕切板を設けることで各々が干渉することなく成膜が行えることから数種の薄膜を積層可能となる。更に仕切板と成膜手段の距離を調節することで膜質の調整が可能となる真空成膜装置を提供することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
本発明の請求項１及至２に示す巻取り式成膜装置は図２に示すように成膜手段（電極及びプロセスガス供給部）を複数個設けることで問題となっていた成膜速度の向上が図れる。
これに関しては成膜手段の大型化をすることなく単純な系を複数個ならべることで製作し易く安価である成膜手段を用いることが出来る。
【００１０】
さらに成膜手段間を隔てる仕切板（１１ｃ）は各成膜プロセスの干渉を防ぐことを特徴とする。この仕切板には電気的にも他のプロセスとの干渉を防ぐ必要から絶縁性の高い樹脂製のものを用いる必要がある。
成膜プロセスが高温である場合ポリイミド系の樹脂をそれ以外の場合はフッ素系の樹脂が機械的強度や化学的安定性が良いことから好適に使用できる。
【００１１】
また成膜手段と仕切板の間隔（Ｌ）を調整することで薄膜の密度や性能を変化させることが可能である。
【００１２】
図２に示すように、成膜手段として絶縁性の仕切板（１１ｃ）で仕切られた成膜部（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）にはぞれぞれ電極（１１ａ）及びプロセスガス供給部（１１ｂ）が配備されている。
【００１３】
ウエブ状基材は、張力検出器（７、８）で張力を検出しテンションローラ（５、６）で張力を調整されながら温調ドラム（１０）に導かれる。温調ドラム（１０）の周縁部に沿って各成膜部が配備されている。これにより、基材（フィルム）が２０Ａの成膜部で第１の薄膜が形成され、次に２０Ｂの成膜部で第２の薄膜が、２０Ｃの成膜部で第３の薄膜が順次形成される。
この成膜されたウェブ基材はロール巻取室（２）に導かれ巻き取られる。
【００１４】
例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム（９）にＳｉＯx を蒸着させてバリア性フィルム作製する際、プロセスガスとしてシロキサンと酸素及びキャリアとしてヘリウムガスを供給する。この場合、プロセスガスの混合比、温度等の成膜条件を同一にすれば、図３（ａ）に図示するような膜厚が厚い単層（３１）の成膜が得られる。また、シロキサンと酸素の混合比を変える，あるいはシロキサンとして、ジシロキサン［Ｈ3 ＳｉＯＳｉＨ3 ］、トリシロキサン［Ｈ3 ＳｉＯＳｉＨ2 ＳｉＯＨ3 ］、テトラメチルジシロキサン［（ＣＨ3 ）3 ＳｉＯＳｉ（ＣＨ3 ）3 ］を又はシロキサンの替わりにシランを用いるか、によってＳｉＯx 層であるが微妙に物性の異なった多層の蒸着層を得ることができる。
【００１５】
また、仕切板（１１ｃ）で仕切られた成膜部（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ）に異なったプロセスガスを供給することで、一回のパスで図３（ｂ）に示すように複数の蒸着膜層（３１、３２、３３）を成膜することができる。
【００１６】
また、各仕切板の間隔（Ｌ）を変えることで、各成膜部で成膜されている時間を変えることができるので、薄膜の厚さを変えることができる。
【００１７】
上記の説明では、仕切板で仕切られた成膜部は３個であるが、この数は必要に応じて設計される。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。
即ち、反応蒸着室内にプロセスガス噴出部と電極でなる成膜手段と、前記ウエブ状基材を加温する加温手段とを具備する真空成膜装置において、前記ウエブ状基材の下部に複数個の成膜手段具備したことで成膜速度の向上することができる。
【００１９】
また、複数個ある成膜手段の間に仕切板として絶縁板を設置することで各成膜の干渉を防ぎ成膜速度の向上だけでなく、一度の巻取りで数種の薄膜を積層することが可能となった。
【００２０】
更に、仕切板と成膜手段の間隔を調整する機構を設けたことで薄膜の緻密性などの膜質をコントロールすることが可能となった。
【００２１】
従って本発明は、真空中にて基材表面などに薄膜を形成する真空成膜装置、特に化学蒸着法（ＣＶＤ）等によりウエブ状合成樹脂フィルム表面に薄膜を形成する真空成膜装置として、優れた実用上の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の真空成膜装置の全体図を示す概略説明図である。
【図２】本発明に関わる真空巻取り装置の各成膜手段間に仕切板を設けた時の一事例を示す部分拡大図である。
【図３】基材に成膜が形成された状態を示し、（ａ）は成膜層が単層、（ｂ）は成膜層が多層である斜視図である。
【符号の説明】
１…ロール巻出し室
１ａ…巻出し軸
１ｂ…フィルム原反
２…ロール巻取室
２ａ…巻取り軸
２ｂ…成膜されたフィルム
２ｃ…ダンサローラ
３、４…アイドルローラ
５、６…テンションローラ
７、８…張力検出器
９…フィルム
１０…温調ドラム
１１…成膜手段
１１ａ…電極
１１ｂ…プロセスガス供給部
１１ｃ…仕切板
１２、１３…ニップローラ
１４、１５…プロセスガス供給部
１６、１７…排気口
２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃ…仕切板で仕切られた成膜部
３０…基材
３１、３２、３３…薄膜層
Claims (3)
- ウエブ状基材の巻出し室、巻取り室とウエブ状基材に薄膜を形成する成膜室で構成される真空成膜装置であって、
該成膜室は温調ドラムを備え、且つ、
該成膜室は該温調ドラムの周縁部に沿ってプロセスガス供給部と電極を備える成膜手段が複数個具備されており、且つ、
該複数個の成膜手段が絶縁性の仕切板で成膜手段毎に仕切られており、且つ、
該各成膜手段を仕切る仕切板の間隔が前記ウエブ基材の走行方向に沿って調整可能であり、且つ、
前記ウエブ状基材が前記温調ドラムの回転に伴って円周にそって導かれながら前記複数個の成膜手段によって薄膜が形成される
ことを特徴とする真空成膜装置。 - 前記仕切板がポリイミド系樹脂またはフッ素系樹脂であることを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置。
- （１）ウエブ状基材を巻出し室から、略真空状態に保たれた成膜室に巻出し、この基材を張力検出器で張力を検出してテンションローラで張力を調整しながら、温調ドラムに導く。
（２）ウエブ状基材は温調ドラムの回転に伴って、円周に沿って導かれながら複数の成膜部において順次薄膜を形成する。このとき、各成膜部は絶縁性の仕切板で仕切られており、該成膜部を仕切る仕切板の間隔が前記ウエブ基材の走行方向に沿って調整可能であり、仕切板の幅を調整することにより各成膜部での成膜時間を変えることができ、形成される薄膜の厚さを変えることができる。
（３）薄膜が形成された基材は、張力検出器で張力を検出してテンションローラで張力を調整しながら巻取り室に導かれ、巻き取られる。
少なくとも、以上の工程を有することを特徴とする真空成膜方法。
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| JP2006312778A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-11-16 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | 表面波プラズマによる蒸着膜の形成方法及び装置 |
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| JPH09228054A (ja) * | 1996-02-16 | 1997-09-02 | Hitachi Ltd | 磁気記録媒体およびその製造方法と製造装置 |
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| JP2000054151A (ja) * | 1998-08-03 | 2000-02-22 | Toppan Printing Co Ltd | 真空成膜装置 |
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2000
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| JP2002105649A (ja) | 2002-04-10 |
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